KR20060035765A - 열확산장치 - Google Patents

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Abstract

열원으로부터 열을 확산시키기 위한 장치는 그 평탄한 경계와 삽입 부분을 한정하는 두께를 가지는 열전도성기질 및 기질내에 배치되고 평탄한 경계를 넘지 않도록 배치된 삽입물질을 포함한다. 삽입 부분은 기질의 제 1 및 제 2 대향측면에 수직으로 연장되는 축방향중 하나와 더불어 적어도 두 방향을 따라 기질의 약 1.5배의 열전도성 값을 가지는 물질이다.
열확산장치

Description

열확산장치{THERMAL DIFFUSION APPARATUS}
본 발명은 일반적으로 열 유도 장치 및 특히 열 확산기에 관한 것으로 여러 가지 열교환 기술을 통하여 국지적 자원으로부터 비교적 큰 표면 영역 몸체가 후속적으로 열손실되는 되는 것을 효율적으로 제거하고, 열을 확산하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명은 특정 패턴에서 종래의 열 확산 몸체로 삽입됨으로써 국지적 열원으로부터 열 확산을 상당히 촉진하기 위해 이용되는 고열전도성 물질에 관한 것이다.
많은 전기 적용예에서, 그리고 특히 반도체 시스템에서, 장치는 마이크로 프로세서 반도체와 같은 열-발생 장치로부터 과도한 열을 흡수하도록 도우기 위해 이용된다. 상기 열 확산 장치는 많은 전자 구성요소가 높은 온도 환경에서 효율과 성능이 손실된다는 점에서 전자분야에 있어서 중요하다. 따라서, 각각의 전자 구성요소에서 열에너지를 제거하는데 유용한 팬, 히트싱크 등과 같은 장치를 이용하는 것이 공지되어 있다.
고체 및 반 고체의 히트 싱크는 각각의 전자 구성요소로부터 열 흡수 작용을 함으로써 유용성 및 비용 효율성을 가지는 것으로 인정된 바 있다. 상기와 같은 히트 싱크는 통상 여러 가지 금속과 같은 열전도성 물질의 고체 블록이며, 상기 물질의 블록은 서멀 페이스트 또는 이와 유사한 것을 통하여 열-발생 장치에 열적으로 연결된다. 일부의 경우, 상기 히트 싱크 요소는 물질 블록과 함께 과도한 열 에너지를 대기로 노출하는 상당히 증가된 표면 영역을 제공하기 위해 일체로 형성된 복수의 얇은 돌출부가 형성되어 있다. 따라서, 열 전달은 대체로 공기와 같은 히트 싱크 물질과 열-수용 유체 사이의 인터페이스에서 발생한다. 히트 싱크부터 주위 공기로, 열 전달의 효율을 높이기 위해, 때때로 각각의 히트 싱크의 열교환 표면 위에 공기의 지속적인 흐름을 일으키도록 전자구동 팬이 설치된다.
일부 적용예에서, 다층 히트 싱크 구조가 열-발생 장치 사이의 양쪽 열 인터페이스를 형성하기 위해 이용되며, 열교환 표면은 유체를 냉각하도록 공기와 같은 곳에 통상 노출된다. 종래의 히트 싱크 장치에서 직면된 공통의 문제는 비교적 높은 수준의 열 에너지를 비교적 작은 영역으로부터 효과적으로 제거하는 것이다. 이는 통상 집적 회로, 특히 반도체 및 마이크로프로세서에 관한 경우이고 비교적 많은 양의 열 에너지를 생성하는 크기가 상당히 줄어들게 된다.
따라서, 각각의 전자 구성요소의 최적의 성능을 가장 효과적으로 유지하기 위해, 비교적 많은 양의 열에너지가 0.125in2 크기의 영역으로부터 흡수되어야한다. 그러나 종래의 히트 싱크 장치는 히트 싱크와 열-발생 장치 사이에서 열 접촉 영역과 마찬가지로 이들의 각 열 전도성에 의해 열원으로부터 이격되어 전달될 수 있는 열 에너지의 양으로 제한된다.
많은 경우, 각각의 히트 싱크 몸체의 단지 작은 부분만이 열-발생 장치로부터 이격되어 열 에너지를 전달한다는 사실로 인해 히트 싱크는 각각의 열 전달용량이상으 로 열을 전달하지 않는다. 바꾸어 말하면, 비교적 작은 열-발생 장치, 예컨대 반도체는 열적으로 연결된 히트 싱크에서 열 점유영역을 이루며, 상기 열 점유영역은 히트 싱크와 열-발생 장치 사이의 열 접촉 영역과 상당히 유사한 영역을 가진다.
대부분의 종래의 히트 싱크 장치에서, 열 에너지는 히트 싱크 물질을 통하여 사방으로 동일한 비율로 전달된다. 그러나, 대부분의 경우, 종래의 히트 싱크는 열 에너지로부터 발생된 열을 효과적으로 처리하고, 발산하기 위해 열에너지가 전달되는 전자 구성요소보다 현저하게 크다. 이같이, 히트 싱크를 통해 전달되는 열의 가장 많은 부분은 열-발생 장치로 생성된 열 점유영역에 물리적으로 가장 가까운 히트 싱크 부분에 일반적으로 집중된다. 상기와 같이 최대로 열이 전달되는 집중 영역은 히트 싱크의 집중영역이 열에너지의 최대 용량 비율을 전달하는 반면, 히트싱크의 나머지가 그 열 전달용량보다 적은 에너지를 운반한다는 점에서 히트 싱크의 효율성을 떨어뜨리게 된다.
또한, 전자 기술의 최근의 혁신은 대단히 높은 성능의 전자 구성요소를 개발했으나 상기와 같은 성능은 통상 각각의 전자 장치로부터 열 출력의 증가된 정도이다. 종래의 히트 싱크는 종종 특정 집중 위치에서 열 에너지를 "잠겨지며", 따라서, 상기와 같은 고 출력 전자 구성요소로부터 충분한 양의 열 에너지를 적절히 흡수할 수 없게되어 상기 전자 구성요소를 위한 비교적 정상적인 온도 조작 환경을 유지할 수 없게된다.
각각의 전자 구성요소로부터 열 에너지를 충분히 흡수할 수 있는 열 확산 장치를 개발하기 위한 몇 가지 시도가 있어왔다. 그러나, 이러한 장치는 일반적으로 많은 양의 다이아몬드와 같은 값비싼 고열전도성 물질을 이용하고, 다양한 히트 싱크작용에는 유용하지 않다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 다양한 열 확산 적용에 적응할 수 있는 형상을 구현하는 동안 비교적 큰 양의 열 에너지를 전달할 수 있는 열 확산 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열원으로부터 적어도 두 방향에서 비교적 많은 양의 열 에너지를 빠르게 전달하기 위한 수단을 가지는 열 확산 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열 전달 몸체의 전체 부피를 더 효율적으로 이용할 수 있는 열 확산 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 삽입부분이 열원에서 떨어진 열 확산장치의 부분과 마찬가지로 열확산 장치를 통해 열에너지를 빠르게 전달하는데 효과적인 비교적 높은 열전도값을 가지는 삽입부분이 형성된 비교적 평평한 열 확산장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 히트 싱크 구조 비용을 상당히 늘리지 않고 강화된 열 전달 특성을 가지는 열 확산 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 열발생 전자구성요소로부터 열전달을 강화하는 장치가 제공된다. 특히, 본 발명의 열 확산 장치는 열 발생장치와 인접한 비교적 국지화된 열접촉지점으로부터 확산부분 및 히트싱크로 열에너지를 빠르게 확산시킴으로써 열발생장치로부터 히트 싱크로의 열전달을 가속시키고 더 효율적으로 만든다. 따라서, 본 발명의 장치는 평탄한 경계 내에서 방사상으로 열 에너지를 더 효과적으로 분배하여 더 넓은 범위로 작동가능하게 연결된 히트 싱크가 열 발생장치로부터 상기 열 에너지를 효과적으로 확산시키는데 이용될 수 있도록 한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 열 확산 장치는 두께를 거기에 평탄한 경계를 형성하는 기질의 두께와 함께 제 1 및 제 2 대향된 측면과 상기 제 1 및 제 2 대향된 측면사이에서 한정된 두께를 가지는 열전도성 기질을 포함한다. 상기 장치는 또한 기질내에 배치된 삽입 부분을 포함하고, 제 1 및 제 2 대향된 측면에 수직으로 연장되는 축방향중 하나와 함게 둘이상의 축방향을 따라 기질보다 1.5의 열 전도성을 가지는 삽입부분과 함께 평평한 경계이상으로 연장되지 않도록 배치된다. 상기 기질은 삽입 부분의 최소한의 부분이 열원과 즉각적인 열 접촉되도록 열원에 인접해 작동가능하게 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 삽입 부분은 둘이상의 축방향을 따라 기질보다 적어도 2.5배의 열전도값을 가진다.
도 1은 본 발명의 열 확산 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 열 확산 장치의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 열 확산 장치의 단면도이다.
본 발명에서 나타나는 다른 목적 특징 및 개선과 함께 상술한 목적과 장점은 본 발명의 여러 가지 가능한 형상을 나타내기 위해 첨부된 도면을 참조로 상세한 설명에서 서술된다. 본 발명의 다른 실시예와 특성은 당업자에게 인식될 수 있는 범위의 것이다.
첨부된 도면을 참조하면, 먼저, 도 1의 평면도에서 열확산 장치(10)가 기질(12) 및 그 내부에 배치된 삽입 부분(14)을 포함하는 것이 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기질(12)은 제 1 측면(18)과 이들사이의 두께 "t"를 한정하는 제 2 측면(20)을 일반적으로 포함한다. 기질(12)의 두께 "t"는 평평한 경계를 한정한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 삽입 부분(14)은 기질(12)내에 배치되어 두께 "t"에 의해 정의된 기질(12)의 평평한 경계를 넘어 연장되지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 하기에 더욱 상세해 기술되는 것과 같이, 본 발명의 중요한 특징은 삽입 부분(14)이 기질(12)의 평평한 경계를 넘어 연장되지 않도록 구성되는 것이다. 특히, 본 발명의 장치(10)는 다양한 열 확산 적용에 적용될 수 있도록 구성된다. 바꾸어 말하면, 장치(10)를 위한 실질적으로 평평한 형상은 다양한 히트 싱크 몸체와 마찬가지로 다양한 열 발생장치에 쉽게 적용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 장치(10)는 열확산을 위한 참조번호 24와 같은 열발생 구성요소에 작동가능하게 열적으로 연결된다. 예를 들면 열-발생 구성요소(24)는 마이크로 프로세서, 반도체 요소 또는 인쇄 회로 기판(30) 또는 이와 유사한 것이 통상 설치된 열 발생 전자 구성요소일 수 있다. 장치(10)는 구성요소(24)에 직접 연결될 수 있으나 업계에 잘 알려진 열전도성 접착제 또는 왁스 물질(도시되지 않음)을 통해 통상 구성요소(24)에 열적으로 연결된다. 상기 접착제 또는 왁스 물질은 장치(10)와 구성요소(24) 사이에서 열전도성 인터페이스를 형성한다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시예에서, 장치(10)는 열 인터페이스 물질의 열 임피던스 효과를 가능한한 최소화하기 위해 구성요소(24) 근처에 작동가능하게 배치된다.
작동시, 주위의 환경과 마찬가지로 구성요소(24)의 몸체가 상승된 온도에 따라 열발생 구성요소(24)는 과도한 열에너지를 발생하게된다. 도 2에서 설명된 실시예에서, 상기와 같은 과도한 열 에너지의 최소한의 부분은 구성요소(24)보다 비교적 더 큰 열 포텐셜을 가지는 몸체에 열 역학 법칙을 통해 전도된다. 따라서, 과도한 열 에너지는 장치(10)와 구성요소(24) 사이의 열전도성 인터페이스를 통하여 장치(10)로 흡수된다. 상기와 같은 열 전달은 장치(10)의 제 1 표면(18)에서 열 점유영역(26)이 나타나게 하고 상기 열 점유영역은 장치(10)와 구성요소(24) 사이의 인터페이스의 열 전달 표면 영역과 일반적으로 일치한다. 따라서, 장치(10)는 열 점유영역(26) 위로 분포되는 열에너지를 분배하고, 확산하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 도 3에 도시된 바와 같이, 장치(10)의 기질(12)은 효과적인 열 확산을 위해 비교적 큰 표면 영역을 포함하는 히트 싱크(32)에 작동가능하게 연결되는 것이 바람직하다. 도 3에 설명된 실시예에서, 히트 싱크(32)는 열전도성 접착제 또는 왁스 물질(도시되지 않음)을 통하여 기질(12)의 제 2 표면(20)에 작동가능하게 열적으로 연결된 별개의 핀이 형성된(finned) 요소인 것이 바람직하다. 그러나, 다른 실시예에서, 히트 싱트(32)는 장치(10)와 일체로 및 장치의 부분으로 형성될수 있다. 물론, 다양한 히트 싱크 형상이 사용을 위해 본 발명에서 생각될 수 있으며, 히트 싱크(32)의 형상의 유일한 제한은 기질(20)의 제 2 표면에 적용가능하다는 것이다.
상술한 바와 같이, 장치(10)를 위해 의도하는 기능성은 구성요소(24)로부터의 과도한 열 에너지를 빠르고 효율적으로 흡수하고, 궁극적으로 이들로부터 분사시키기 위해 열에너지를 히트싱크로 전달하기 위한 것이다. 종래 기술의 시스템에서, 열 점유영역(26)에서 흡수되는 열 에너지는 열 점유영역(26)부터 이격된 열 발산판의 부분까지 효과적으로 분배되지 않는다. 그 결과, 종래 기술 시스템의 열 에너지의 전달은 그러므로 전체 효율 및 열 흡수 시스템의 효율을 줄이는 열적으로 연결된 히트 싱크의 비교적 작은 부분에 바람직스럽지 못하게 한정된다.
본 발명의 장치(10)는 기질(12)내의 비교적 큰 열전도성 삽입 부분(14)을 기질(12)의 열 점유영역(26)에 인접하여 기질(12)에 통합함으로써 상술한바와 같은 결점을 극복한다. 바람직하게는, 삽입 부분(14)의 최소한의 부분이 열 점유영역(26)에서 기질(12)내에 배치됨에 따라 삽입 부분(14)의 최소한의 부분이 구성요소(24)의 열원과의 즉각적인 열 접촉하게 된다. 따라서, 점유영역(26)에서 기질(12)로 도입된 열 에너지가 높은 열전도성 삽입 부분(14)을 통하여 기질(12) 전체에 빠르고 효율적으로 분산된다. 또한, 삽입 부분(14)은 히트 싱크(32)로 이어지는 전달을 위해 열 점유영역(26)으로부터 제 2 표면(20) 쪽으로 기질(12)의 제 1 표면(18)에서 과도한 열 에너지를 빠르게 흡수하도록 작용한다. 상기와 같은 편리한 열 전달은 구성요소(24)가 과열되는 것을 방지하도록 구성요소(24)로부터 충분히 과도한 열 에너지를 흡수한다.
삽입 부분(14)은 가급적이면 삽입물(14)의 적어도 두 축 방향에서 기질(12) 보다 적어도 1.5 배의 열 전도성을 가지는 비교적 큰 열전도성 물질로 제작된다. 삽입 부분(14)에서 유용한 물질의 특별한 예는 이방성 열전도성 특성을 가지는 고지향 파이로리틱(pyrolytic) 흑연(HOPG)이다. 특히, HOPG는 제 3 축 방향에서 50 watts/m-k 및 두 축 방향에서 약 1500 watts/m-k의 열 전도성 값을 가진다. 비교하면, 기질(12)을 위해 통상 이용된 물질은 약 100-400 watts/m-k 사이의 열 전도성 값을 가진다.
삽입 부분(14)을 위해 HOPG를 포함하는 본 발명의 실시예에서, HOPG 물질은 가급적이면 도시된 바와 같이 "z" 축에 따른 비교적 높은 수준의 열 전도성과 도 1-2에 도시된 바와 같이 "x" 또는 "y" 축 중의 하나에 따른 비교적 높은 수준의 열 전도성을 제공하기 위한 것이다. 상기 방법에서, 구성요소(24)로부터 장치(10)까지 통과하는 열 에너지는 x 또는 y 축 중의 하나를 따라 기질(12)의 말단부 부분에 열 에너지를 더 분배하는 것과 마찬가지로 z 축을 따라 제 1 측면(18)으로부터 제 2 특면을 향해 빠르게 흡수한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 삽입 부분(14)은 HOPG 물질의 적어도 두 별개의 조각(15, 16)이 결합된다. 상기 별개의 조각(15, 16)은 열 점유영역(26)으부터 말단부의 기질(12)의 부분으로 의도하는 수준의 열확산을 특히 제공하게 된다. 특히, HOPG 삽입물 조각(15)은 HOPB 삽입물 조각(16)이 x와 z 축을 따라 1500 watts/m-k의 열전도성을 제공하는 동안, y와 z 축을 따라 약 1500 watts/m-k의 열전도성을 제공하게 된다. 상기 실시예를 통하여, 열 점유영역(26)에서의 열 에너지는 기질(12) 전체에 모든 세 축 방향에서 빠르게 확산된다. 따라서, 열발생 구성요 소(24)로부터 히트싱크(32)로의 열전달은 종래의 시스템의 열전달보다 더 효율적이다. 매우 열전도성 물질의 비교적 높은 비용 때문에, 본 발명의 바람직한 특성은 의도하는 정도의 열 확산 특성을 유지하는 동안 장치(10)에 포함되는 물질의 양을 최소화하는 것이다. 이와같이, 삽입 부분(14)의 특정 형상은 비용과 성능 사이에서 가장 바람직한 균형을 제공하도록 결정된다.
특히, 삽입 부분(14)은 기질(12)의 평탄한 경계 내 및 이에 바로 인접하는 기질(12)내 위치로부터 열 점유영역(26)과 열적으로 접촉하는 방사상 외부로 연장되는 하나 또는 그 이상의 암을 포함하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 삽입 부분(14)의 최소한 부분이 기질(12)의 제 1 측면(18)에서 열 점유영역(26) 위에 겹져지는 것이다. 본 발명의 삽입 부분(14)이 기질(12)의 두께 "t"를 통하여 실질적으로 연장되는 것으로 도시될지라도, 본 발명에서는 기질(12)의 제 1 측면(18)으로부터 두께 "t"를 통하여 약 10%-100% 사이에서 삽입 부분(14)을 연장된다.
바람직한 실시예에서, 삽입부분(14)의 각각의 방사상 암은 구성요소(24)에 의해 발생되는 열 점유영역(26)의 직경 "d"의 약 30%-70%사이의 측면 폭 "w"를 가진다. 또한, 삽입 부분(14)의 각각의 방사상 암의 길이 "1"은 열 점유영역(26)의 직경 "d"의 약 150%의 보다 크다. 상기 크기가 본 발명을 위한 바람직한 형상을 제공하는 동안, 삽입 부분(14)은 특별한 적용에 대한 최적 성능을 위해 기질(12) 내에서 원하는 대로 구성될 수 있게된다.
상술한 바와 같이, 삽입 부분(14)은 기질(12)의 약 1.5배 더욱 바람직하게는 약 2.5배의 열 전도성 값을 가지는 고열전도성 물질로부터 제조되는 것이 바람직하 다. 상술한 바와 같이 삽입 부분(14)에서 사용하기 위한 특히 바람직한 물질은 의도하는 형상으로 제조 및 조작하기가 비교적 쉽고 고수준의 열전도성을 제공하는 HOPG이다. 그러나, 여러 가지 고 열전도성 물질이 본 발명의 삽입 부분(14)에 이용될 수 있다. 예를 들면 상기 물질은 다이아몬드, 피치 기반 흑연, 알루미늄, 구리 및 구리-텅스텐 합금을 포함한다.
본 발명의 기질(12)은 구리, 구리-텅스텐 합금, 알루미늄, 은, 금, 알루미나, 알루미늄 아질산염, 붕소 아질산염, 에폭시 및 여러 가지 공학 열가소성 물질과 같은 공통적으로 이용되는 열전도성 물질로 제작되는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 특성은 삽입 부분(14)을 위해 선택된 물질이 기질(12)을 위해 선택된 물질의 적어도 1.5 배의 열 전도성 값을 가진다는 것이다.
여러 가지 제조기술이 하나 이상의 선택된 열 발생장치에 작동가능하게 열적으로 연결된 열확산장치로 연속적으로 사용되도록 기질(12)내의 삽입물(14)을 영구적으로 고정하는데 이용될 수 있다. 기질(12)에 삽입 부분(14)을 고정하는 한가지 방법은 고온으로 특히 열전도성 접착제를 이용하는 것이다. 그러나, 삽입 부분(14)은 기질내에 프리커트된 그루브 또는 구멍내에 용접, 솔더링 또는 다른 방법으로 부착될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 기질(12)은 그안에 배치된 복수의 삽입 부분(14)을 포함하여 단일 기질(12)이 복수의 열 발생 장치(24)에 적용될 수 있게된다. 상기 방법에서, 기질(12)은 특별한 적용을 위해 하나 이상의 별개의 삽입 부분(14)을 포함할 수 있다.
다음 예시는 열발생장치와 히트 싱크/열 확산 구조사이의 열 임피던스를 줄임으로써 종래의 열 전달 장치와 비교하여 본 발명의 장치의 사용을 통하여 달성된 열 전달의 강화된 효율을 나타낸다. 상기 예시는 다양한 물질과 형상이 본 발명에 의해 사용되는 범위를 제한하는 것이 아니다.
예시 I
열 확산 장치를 형성하기 위해 1.5" x 1.5" x 0.08" 크기의 구리기질과 1" x 0.08" x 0.08" 크기의 고지향 파이로리틱 흑연 삽입물 부분이 사용된다.
적절한 크기의 슬롯이 구리 기질내에서 밀링되어 삽입물과 구리 기질사이의 인터페이스로 기능하는 등록상표 Bergquist 스털링 7500인 열 전도 그리스를 가진 구리기질내의 구멍내에 위치되고 고정된다. 상기 삽입물은 서로 교차하는 삽입부분의 각 중간지점에서 수직단면내에 위치된다. 상기 삽입 부분은 구리기질내로 향하게 되어 삽입부분의 고열전도성 방향특성이 기질의 평면에 수직인 평면을 향하게 된다.
열원으로 기능하는 모토롤라 IRF-840, TO-220 패키지는 60W로 작동되고, 상술한 등록상표 Bergquist 7500인 열확산장치에 연결된다. 열-발생 구성요소는 열 확산 장치의 제 1 측면에 배치되고, 두 파이로리틱 흑연 삽입 부분의 교차지점 위로 겹쳐진다. 열확산장치의 대향측면에 등록상표 Bergquist 스털링 7500 그리스를 통해 물순환 냉각기가 부착된다.
열전상은 열발생구성요소로부터 냉각기로 입출력되는 열의 각각의 측정을 위해 냉각가와 열발생구성요소에 작동가능하게 고정된다. 비교 목적으로, 열 확산 장 치가 내부에 배치된 어떤 삽입 부분도 가지지 않고 단순히 1.5" x 1.5" x 0.08"크기의 구리기질인 유사한 배치가 제공된다. 각각의 열 확산 구조의 열 임피던스는 열-발생 장치와 냉각기 사이의 온도차를 측정함으로써 계산되며, TO-220 패키지에 의해 생성된 힘에 의해 나누어진다.
확산기 열 임피던스(°C/W)
구리(only) 0.52
삽입물을 가지는 구리 0.48
예시 II
결합된 핀이 형성된 히트싱크 형상을 가진 열 확산 구조가 제공된다. 히트 싱크 장치는 알루미늄으로 제작되고, 상부측면내에 고지향 파이로리틱 흑연 삽입부분을 가지는 히트싱크장치 중 하나와 더불어 2.4" x 3.2" x 0.75" 크기로 이루어진다. 두 부분을 포함하는 삽입 부분이 결합된 히트 싱크 장치는 각각 1" x 0.12" x 0.08"크기이고 두 삽입부분은 서로 교차되는 각 삽입 부분의 중심점과 더불어 수직 가로 패턴에서 히트 싱크의 상부 표면을 따라 배치된다. 히트 싱크 장치로부터 열을 제거하거하는 것을 도우기 위해, 9.18 CFM 최대 공기 흐름 팬은 상기 공기흐름이 히트싱크 팬의 핀을 지나가도록 4500 rpm으로 작동된다.
TO-220 패키지는 등록상표 Bergquist 스털링 7500 그리스를 통해 히트 싱크 구조의 각 상부 표면에 고정된다. 상기 TO-220 패키지는 상기 삽입 부분의 교차점에 겹치는 위치에서 삽입 부분-포함 히트 싱크 장치에 배치된다. 온도 측정은 TO-220 패키지(열 발생장치) 및 각각의 히트싱크 핀의 말단부에서 실시된다. 열 임피던스는 상술한바와 같이 측정되고, 계산된다.
히트싱크 열 임피던스(°C/W)
알루미늄(only) 0.83
삽입부분을 가지는 알루미늄 0.73
본 발명은 특허 법령을 준수하기 위해 상당한 세부적으로 서술되었으며, 당업자에게 정보와 함께 새로운 원리를 적용하고, 구성하며, 발명의 실시예를 제공하게 된다. 그러나, 본 발명은 특히 다른 장치로 수행될 수 있고 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 수정이 가능하다.

Claims (10)

  1. 열원으로부터 열을 확산시키는 장치에 있어서, 상기 장치가
    a) 제 1 및 제 2 대향 측면을 가지는 열전도성 기질과 상기 제 1 및 제 2 대향 측면사이에 한정된 두께, 및
    b) 상기 평탄형 경계를 넘어 연장되지 않도록 위치되며 상기 기질내에 배치된 삽입부분을 포함하여 구성되고,
    상기 기질의 두께는 평탄한 경계를 형성하고,상기 삽입부분은 제 1 및 제 2 대향 측면에 수직으로 연장되는 축방향 중 하나와 더불어 둘이상의 축방향을 따라 상기 기질의 1.5배의 열전도값을 가지며, 상기 삽입부분의 부분이 상기 열원과 즉시 열적으로 접촉하도록 상기 기질이 열원에 인접하여 작동가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 삽입부분이 둘이상의 축방향을 따라 상기 기질의 2.5배의 열전도값을 가지는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 기질이 구리, 구리-텅스텐 합금, 알루미늄, 은, 금, 알루미나, 알루미늄 아질산염, 붕소 아질산염, 에폭시 및 여러 가지 공학 열가소성 물질로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  4. 제 1항에 있어서, 다이아몬드, 고지향성 파이로리틱 흑연, 피치 기반 흑연, 알루미늄, 구리 및 구리-텅스텐 합금으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 삽입부분이 제 1 측면으로부터 상기 기질 두께를 통하여 10% 연장되는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 삽입부분이 상기 기질 내에 바로 인접하며 열원과 열적으로 접촉하는 제 1 위치로부터 방사상 외부로 연장되는 하나 또는 그 이상의 암을 포함하고 상기 방사상 암이 평탄한 경계내로 연장되는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 삽입부분의 방사상 암이 열원에 의해 발생되는 열 점유영역 직경의 30%-70%사이의 측면폭을 가지는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 삽입부분의 방사상 암이 열원에 의해 발생되는 열 점유영역 직경의 150% 이상의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 기질이 다양한 열원장치에 부착되는 평평한 몸체인 것을 특징으로 하는 열확산장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 기질이 열원에 작동가능하게 열견되는 기질의 제 1 표면과 함께 이들의 제 2 표면으로부터 방사상을 연장되는 복수의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 열확산장치.
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